11月12日,在“第三届中国硅光产业论坛(SiPC China 2020)”上,中国信通院技术与标准宽带网络研究部主任赵文玉发表《高速光模块发展态势及硅光应用探讨》主题报告,从高速光模块及标准化进展、硅光应用探讨等方面切入。
新基建进一步加速推动光通信技术发展,光模块市场规模持续增长,接口速率稳步提升。25G 量级波特器件已成模块主流,50G及以上加速发展。相干检测方面,60G量级波特器件逐步应用,100G及以上需求出现。
赵文玉提到,不仅国外多组织协同推进高速光模块及接口标准化,国内高速光模块标准化也在同步有序推进。我国光通信行业标准化工作在中国通信标准化协会(CCSA)TC6进行,WG1定义WDM/OTN/PTN/SPN等传送网系统及设备技术要求,WG2定义PON等接入网系统及设备技术要求,WG4定义光模块及组件技术要求。目前光模块标准从25G、50G、100G、200、400G到800G不管是已发布还是在研中,都取得一定成果!
据悉,依托中国泰尔实验室、IMT-2020(5G)推进组等平台,具备完整的光通信系统设备及光模块第三方测试验证能力,中国信通院联合业界共同推动测试验证与标准化工作!如2018.11~12第1次组织测试,2019年1月发布《5G承载光模块白皮书》;2019.6~10第2次组织测试,2020年8月更新《5G承载光模块白皮书》。
超400G速率成为热点,800G关注度提升
据赵文玉介绍,在长距应用相干技术领域,从2019年到2020年期间,Ciena、Infinera和华为等设备商发布800G量级相干DSP产品并开展试验验证。
其举例:2019年9月CIOE展会期间,华为、新华三、海信、光迅、住友、立讯精密、山一电机等成立800G Pluggable MSA,已发布白皮书;2019年9月,博通、思科、Finisar、Intel、Juniper、Marvell等成立QSFP-DD800 MSA,基于QSFP-DD制定800G光模块、连接器及笼子规范,已发布QSFP‐DD800Spec. R1.0;OIF从2019Q2开始已有多篇文稿讨论800G需求及技术方案,正在酝酿启动相关标准项目。
高速模块基于光子集成趋势加快。光子集成趋势明显, 到2024年,集成产品的份额预计将达到销售额的78%。目前中小规模PIC已经成熟并取得广泛商用。硅光与III-V族的发展相互影响,二者有各自适用场景但也存在一定交集。在直调直检场景中,III-V族DML主要用于低速短距,III-V族EML主要用于低速长距或高速短距,硅光则是在100G、400G及以上的高速短距应用中体现优势。而在相干场景中,III-V族和硅光普遍用于高速长距。
硅光产业规模逐步扩大,呼吁整合技术及产业资源
数据显示:硅光产品的年销售增长率在2019年放缓,但随着400GbE模块的开售,2020-2024年将恢复增长势头。随着市场在未来五年内恢复两位数的增长, 该行业似乎即将进行根本性转变。到2025年,硅光产品销售额预计将接近60亿美元。除了短距400GE DR4等应用,硅光与InP在更长距离的 400GbE等高速产品中将持续竞争。
在数据中心应用方面,高速硅光模块应用优势明显。如硅光PSM4方案可大幅节约器件和组装成本,在500米数据中心互联的100G QSFP28 PSM4光模块产品市场,硅光混合集成方案份额超过传 统分立器件方案,目前已达到近80%。但由于合分波温漂及耦合效率的问题,100G CWDM4硅光方案仍存挑战。在400G及以上速率,传统直接调制已经接近带宽的极限,EML的成本又比较高,而硅基器件不仅具有高调制带宽(>30GHZ),在器件尺寸、集成规模和成本方面也具有优势。
在电信应用领域,硅光助力解决相干模块尺寸和成本问题,硅光相干模块研究积极推进。赵文玉提到,2018年烽火、光迅、国家光电子创新中心三家联合推出国内首款商用100G/200G硅光子相干收发模块产品;2020年OFC会议上,华为公开一款硅光芯片上集成相干接收机和偏振追踪单元,基于非制冷DFB激光器搭建的超高速短距离相干传输系统。
赵文玉总结到:数据中心市场即将进入新投资周期,云巨头加快部署400G网络。另外根据5G发展规划,预计2021-2023年将是中国5G建设高峰期,该板块的强劲需求也将推动硅光市场进一步发展。呼吁整合技术及产业资源,逐步解决面临问题和调整,积极推进我国硅光技术与产业发展。